天体坐标系的制作方法
【专利说明】
[0001]技术领域:天体坐标系主要用在球型天体的定位。地球是球型天体，有自然形成的高山、山洞、山丘、平原、大海、江河、湖泊，也有人类建造的大厦、房屋、广场、飞机场、车站、码头、隧道、地铁、公路、铁路、桥梁、地下管道、电缆电杆、飞机、车、船、人、动物等等都可以用天体坐标系精确定位。
[0002]【背景技术】:地球上的任意一点通常用经纬度数来定位，但是经纬度以度数为单位，不精确，不能反映出高度和距离，也不能与面积和体积单位互算，而天体坐标系是长度单位如km、m、cm、mm、um、nm等非常精确,且可以计算面积和体积。单位决定了天体坐标系定位比经纬度定位精确。
[0003]
【发明内容】
:天体坐标系:XY轴在同一个平面,垂直,交点为天体坐标系原点,Z轴与XY平面垂直，经过原点，以天体坐标系的原点为中心点，R为半径画一个基准球体，Q轴负半轴的终点与天体坐标系的原点重合，不能无限延伸，Q轴的O点在基准球面且可以沿着基准球面移动，Q轴正半轴在基准球面以上，可以无限延伸。基准球体的大小由天体的大小来设定，这里以地球的平均半径设R = 6371km画一个基准的球体，见说明书附图1。
[0004]地球天体坐标系是以地球为天体设置天体坐标系，地球天体坐标系的基准球面是地球的海平面，平均半径R = 6371km, XYZ轴以地心为原点，Y轴的正半轴经过180°经线与赤道线的交点，Y轴的负半轴经过0°经线与赤道线的交点，X轴与Y轴垂直，交点为地球天体坐标系原点，X轴的正半轴经过东经90°经线与赤道线的交点，X轴的负半轴经过西经90°经线与赤道线的交点，Z轴的正半轴经过北极点，负半轴经过南极点，垂直于XY平面，且经过地球天体坐标系原点，XY平面划分南北半球，YZ平面划分东西半球，Q轴负半轴的终点与地球天体坐标系原点重合不可无限延伸，Q轴的O点在地球海平面且可以沿着地球海平面移动，Q轴的正半轴在地球海平面以上可以无限延伸(XYZ的正负半轴都可无限延伸)。在一个天体坐标系中根据需要可以设置多根Q轴，同一根Q轴上的任意几个点X/Y的比值相等。Q轴是定位轴，Q = V (X2+Y2+Z2)-R, Q为负值时是地球海平面以下至地心原点，Q =O时是地球海平面，Q为正值时是海拔高度，设％、Q2> Q3三个点，每个点分别作三根直线垂直于 XYZ 轴，Q1 (X = 3889.1km Y = 3889.1kmZ = 0.0km)、Q2 (X = 4505.0km Y = 4505.0kmZ = 0.0km)、Q3 (X = 8509.6km Y = 8509.6km Z = 0.0km)，因为 Q = V (X2+Y2+Z2) -R,则 Q1占-
[0005]Q = V (3889.12+3889.12+0)_6371.0
[0006]= 5500.0-6371.0
[0007]= -871.0 (km)
[0008]Q2 点 Q = 0km, Q3 点 Q = 5663.4km, Q1^ Q2> Q3 点的地球天体坐标分别为 IQ1 (X =3889.1km Y = 3889.1kmZ = 0.0km Q = -871.0km)、Q2 (X = 4505.0km Y = 4505.0km Z =0.0km Q = 0.0km)、Q3 (X = 8509.6km Y = 8509.6kmZ = 0.0kmQ = 5663.4km)，则 Q1 点在海平面以下871.0km, Q2点在海平面(Q轴的O点)，Q3点在高空5663.4km，地球天体坐标系见说明书附图2和说明书附图3。Q轴的方向性:当Q轴逆时针旋转时是往东方，顺时针旋转时是往西方，在东半球Q轴往东移动时Y值变大往西移动时Y值变小，在西半球Q轴往东移动时Y值变小往西移动时Y值变大，当Q轴往北移动时Z值变大往南移动时Z值变小。
[0009]地球表面有起有伏高低不平，既不是标准的正圆也不是标准的椭圆，地球天体坐标(XYZQ)的值不能反应出一栋楼的高度等等，根据需要可以设子坐标系——位置坐标系，位置坐标xyz轴与地球天体坐标XYZ轴分别平行,xyz三轴相交于一点为位置坐标系O点，xyz轴的正负轴长短根据位置场地的大小来设定，位置坐标q轴与地球天体坐标Q轴共线(即重合)，q轴的O点等于位置坐标O点，以地球天体坐标系原点为中心，位置坐标系O点为半径画球体，球面称为位置球面，q轴的O点在位置球面并可以在xyz轴的范围内任意移动。在位置坐标系中任意点的地球天体坐标分别减去位置坐标O点的地球天体坐标U包WO等于这个任意点的位置坐标(xyz q),则任意点的位置坐标为(x = X任-X位；y = Y任-Y位；Z = Z任-Z位；q = Q任-Q位)。设Q5、Q6两个点在位置坐标系中，Q5点为位置坐标O点，Q6点为任意点，Q5、Q6两点的地球天体坐标分别为Q5 (X = 5000kmY = 5000km Z=0.0km Q = 7071.06781km)，Q6 (X = 6000km Y = 6000km Z = 0.0km Q = 8485.28137km)，贝丨J Q6 点的位置坐标为(x = 1000km ；y = 1000km ；z = 0.0km ；q = 1414.21356km)，见说明书附图4。位置坐标系O点一般设在地面上，q为负值时是地面以下的深度，q = O时是地面，q为正值时是地面以上的高度，地面的长度和宽度需要用两点之间的距离公式计算得出，距离=V〔 (X2-X1)2+ (Y2-Y1)2+ (Z2-Z1)2〕。
[0010]天体坐标系XY平而与时钟表:在太阳系中有自转(自转一周360度)的天体，并在太阳光的照射范围之内，都有白天和黑夜的交替，即24小时，如地球天体坐标系的XY平面与时钟表:XY平面把地球划分南北半球，半球的剖面圆形360度，直径12742km，在半球的剖面放置一个(放大的)时钟表，中心点与原点重合，相对地球自转静止，与地球的周转同步，见说明书附图5，在钟表圆外24等分(24小时制)，每一份I个小时，1-24小时刻度的排列方向与地球自转方向相同，圆内12等分(12小时制)，每一份I个小时，圆内的每一份又分为5等分，每份的分针为I分钟，秒针为I秒钟，时针(即12小时制指针)、分针、秒针以原点为中心顺时针走，+Y轴是地球自转的时间指针与钟表指针方向相反(即24小时制指针)。24点为国际日期变更线，12点为本初子午线，6:00-18:00为白天，是太阳光照射的半球，18:00-6:00为夜天，是太阳光照射不到的半球。
[0011]【附图说明】:说明书附图1:天体坐标系立体图，单位是mm，比例为1/1000000。
[0012]说明书附图2:地球天体坐标系立体图，单位是mm，比例为1/1000000，
[0013]1、地心，地球天体坐标系原点，Q轴负半轴的终点；
[0014]2、180°经线与赤道线的交点；
[0015]3、0°经线与赤道线的交点；
[0016]4、东经90°经线与赤道线的交点；
[0017]5、西经90°经线与赤道线的交点；
[0018]6、北极点；
[0019]7、南极点；
[0020]8、Q 轴 O 点。
[0021]说明书附图3:地球天体坐标系立体图，单位是mm，比例为1/1000000。
[0022]说明书附图4: